Chimica e tecnologia dei materiali - acqua

L'acqua

Ogni acqua al suo interno presenta dei solidi che possono essere:

• Sospesi: con diametro > di 0,1 μm; si possono allontanare attraverso filtrazione o sedimentazione.
• In dispersione colloidale: con diametro compreso tra 0,001 μm e 0,1 μm.
• Disciolti: con diametro < di 0,001 μm; possono essere ioni o molecole.

Analisi delle acque

Il pH di un'acqua naturale è compreso tra 6,5 e 8,3; quindi è più facile trovare un'acqua che sia basica: 6,5 (A) ----- 7 ----- 8,3 (B).

La torbidità si misura attraverso il colorimetro fotoelettrico.

Il residuo fisso è la quantità di acqua che rimane dopo evaporazione che può avvenire a 105 °C o a 180 °C.

La conducibilità elettrica è la tendenza dell’acqua a condurre elettricità. Si definisce come l’inverso della resistenza: C = 1/R e si misura in [Ω] = Siemens = S.

La durezza di un'acqua si riferisce al contenuto di calcari presenti nell’acqua, costituiti soprattutto da carbonato di calcio e di magnesio. Una certa frazione di durezza è eliminabile tramite riscaldamento e con presenza di bicarbonato (questa durezza si chiama durezza temporanea), la restante durezza è chiamata durezza residua che non può essere eliminata con riscaldamento. Quindi si ha che: D = D_tot + D_temp o D_perm o D_residua.

La concentrazione di un soluto nell’acqua si misura in ppm, ovvero in parte per milione [mg/Kg] o [mg/l]. L’equivalente per milione è: epm = ppm/P.E dove P.E. = P.A/n. È il peso equivalente dato dal peso atomico fratto il numero dei portatori di carica.

Quindi ricaviamo: la durezza totale D_tot = epm [Ca²⁺] + epm [Mg²⁺]

La durezza temporanea D_temp = epm [HCO₃^-]

La durezza permanente D_perm = D_tot - D_temp

Trattamenti acque naturali

Chiarificazione

Eliminazione della torbidità attraverso:

• Filtrazione
• Sedimentazione o coagulazione + flocculazione (si aggiungono sostanze chimiche, i solidi si aggregano, formano dei fiocchi e vanno a fondo). La sedimentazione segue la legge di Stokes per cui si ha che: v = ^g/_18η * (ρ – ψ) * d²

Dove v = velocità di sedimentazione, g = gravità, ρ = densità particella che sta sedimentando, ψ = densità del fluido, d = diametro particella.

Addolcimento

Riduzione della durezza tramite due metodi:

1. Precipitazione: di ioni calcio e magnesio e i composti che si utilizzano sono la calce e la soda.
2. Scambio ionico: con l’utilizzo di resine che intercettano ioni calcio e magnesio e cedono ioni sodio.